半導(dǎo)體激光模塊

標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)封裝半導(dǎo)體激光模塊器。典型波長(zhǎng)：635nm，65Onm，660nm，670nm，690nm，780nm，83Onm，860nm，915nm，940nm及1064nm，131Onm，1480nm.單管芯功率從50mw到7000mw；單Bar連續(xù)輸出功率>40w，百瓦級(jí)cw列陣，千瓦級(jí)Qcw列陣

1978年，半導(dǎo)體激光模塊開(kāi)始應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)，半導(dǎo)體激光模塊可以作為光纖通信的光源和指示器以及通過(guò)大規(guī)模集成電路平面工藝組成光電子系統(tǒng).由于半導(dǎo)體激光模塊有著超小型、高效率和高速工作的優(yōu)異特點(diǎn)，所以這類(lèi)器件的發(fā)展，一開(kāi)始就和光通信技術(shù)緊密結(jié)合在一起，它在光通信、光變換、光互連、并行光波系統(tǒng)、光信息處理和光存貯、光計(jì)算機(jī)外部設(shè)備的光禍合等方面有重要用途.半導(dǎo)體激光模塊的問(wèn)世極大地推動(dòng)了信息光電子技術(shù)的發(fā)展，到如今，它是當(dāng)前光通信領(lǐng)域中發(fā)展最快、最為重要的激光光纖通信的重要光源.半導(dǎo)體激光模塊再加上低損耗光纖，對(duì)光纖通信產(chǎn)生了重大影響，并加速了它的發(fā)展.因此可以說(shuō)，沒(méi)有半導(dǎo)體激光模塊的出現(xiàn)，就沒(méi)有當(dāng)今的光通信.GaAs/GaAlA。雙異質(zhì)結(jié)激光器是光纖通信和大氣通信的重要光源，如今，凡是長(zhǎng)距離、大容量的光信息傳輸系統(tǒng)無(wú)不都采用分布反饋式半導(dǎo)體激光模塊(DFB一LD).半導(dǎo)體激光模塊也廣泛地應(yīng)用于光盤(pán)技術(shù)中，光盤(pán)技術(shù)是集計(jì)算技術(shù)、激光技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)于一體的綜合性技術(shù).是大容t.高密度、快速有效和低成本的信息存儲(chǔ)手段，它需要半導(dǎo)體激光模塊產(chǎn)生的光束將信息寫(xiě)人和讀出.

下面我們具體來(lái)看看幾種常用的半導(dǎo)體激光模塊的應(yīng)用:

量子阱半導(dǎo)體大功率激光器在精密機(jī)械零件的激光加工方面有重要應(yīng)用，同時(shí)也成為固體激光器最理想的、高效率泵浦光源.由于它的高效率、高可*性和小型化的優(yōu)點(diǎn)，導(dǎo)致了固體激光器的不斷更新.

在印刷業(yè)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，高功率半導(dǎo)體激光模塊也有應(yīng)用.另外，如長(zhǎng)波長(zhǎng)激光器(1976年，人們用Ga[nAsP/InP實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)波長(zhǎng)激光器)用于光通信，短波長(zhǎng)激光器用于光盤(pán)讀出.自從NaKamuxa實(shí)現(xiàn)了GaInN/GaN藍(lán)光激光器，可見(jiàn)光半導(dǎo)體激光模塊在光盤(pán)系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，如CD播放器，DVD系統(tǒng)和高密度光存儲(chǔ)器可見(jiàn)光面發(fā)射激光器在光盤(pán)、打印機(jī)、顯示器中都有著很重要的應(yīng)用，特別是紅光、綠光和藍(lán)光面發(fā)射激光器的應(yīng)用更廣泛.藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光模塊用于水下通信、激光打印、高密度信息讀寫(xiě)、深水探測(cè)及應(yīng)用于大屏幕彩色顯示和高清晰度彩色電視機(jī)中.總之，可見(jiàn)光半導(dǎo)體激光模塊在用作彩色顯示器光源、光存貯的讀出和寫(xiě)人，激光打印、激光印刷、高密度光盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)、條碼讀出器以及固體激光器的泵浦源等方面有著廣泛的用途.量子級(jí)聯(lián)激光的新型激光器應(yīng)用于環(huán)境檢測(cè)和醫(yī)檢領(lǐng)域.另外,由于半導(dǎo)體激光模塊可以通過(guò)改變磁場(chǎng)或調(diào)節(jié)電流實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)調(diào)諧，且已經(jīng)可以獲得線寬很窄的激光輸出，因此利用半導(dǎo)體激光模塊可以進(jìn)行高分辨光譜研究.可調(diào)諧激光器是深入研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)而迅速發(fā)展的激光光譜學(xué)的重要工具大功率中紅外(3.5lm)LD在紅外對(duì)抗、紅外照明、激光雷達(dá)、大氣窗口、自由空間通信、大氣監(jiān)視和化學(xué)光譜學(xué)等方面有廣泛的應(yīng)用.

綠光到紫外光的垂直腔面發(fā)射器在光電子學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用，如超高密度、光存儲(chǔ).近場(chǎng)光學(xué)方案被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)高密度光存儲(chǔ)的重要手段.垂直腔面發(fā)射激光器還可用在全色平板顯示、大面積發(fā)射、照明、光信號(hào)、光裝飾、紫外光刻、激光加工和醫(yī)療等方面I2)、如前所述，半導(dǎo)體激光模塊自20世紀(jì)80年代初以來(lái)，由于取得了DFB動(dòng)態(tài)單縱模激光器的研制成功和實(shí)用化，量子阱和應(yīng)變層量子阱激光器的出現(xiàn)，大功率激光器及其列陣的進(jìn)展，可見(jiàn)光激光器的研制成功，面發(fā)射激光器的實(shí)現(xiàn)、單極性注人半導(dǎo)體激光模塊的研制等等一系列的重大突破，半導(dǎo)體激光模塊的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，半導(dǎo)體激光模塊已成為激光產(chǎn)業(yè)的主要組成部分，已成為各國(guó)發(fā)展信息、通信、家電產(chǎn)業(yè)及軍事裝備不可缺少的重要基礎(chǔ)器件.

半導(dǎo)體激光模塊在半導(dǎo)體激光打標(biāo)機(jī)中的應(yīng)用：

半導(dǎo)體激光模塊因其使用壽命長(zhǎng)、激光利用效率高、熱能量比YAG激光器小、體積小、性?xún)r(jià)比高、用電省等一系列優(yōu)勢(shì)而成為2010年熱賣(mài)產(chǎn)品，e網(wǎng)激光生產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體激光模塊的出現(xiàn)，加速了以半導(dǎo)體激光模塊為主要耗材的半導(dǎo)體激光機(jī)取代YAG激光打標(biāo)機(jī)市場(chǎng)份額的步伐。

半導(dǎo)體物理學(xué)的迅速發(fā)展及隨之而來(lái)的晶體管的發(fā)明，使科學(xué)家們?cè)缭?0年代就設(shè)想發(fā)明半導(dǎo)體激光模塊，60年代早期，很多小組競(jìng)相進(jìn)行這方面的研究。在理論分析方面，以莫斯科列別捷夫物理研究所的尼古拉·巴索夫的工作最為杰出。 　在1962年7月召開(kāi)的固體器件研究國(guó)際會(huì)議上，美國(guó)麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室的兩名學(xué)者克耶斯（Keyes）和奎斯特（Quist）報(bào)告了砷化鎵材料的光發(fā)射現(xiàn)象，這引起通用電氣研究實(shí)驗(yàn)室工程師哈爾（Hall）的極大興趣，在會(huì)后回家的火車(chē)上他寫(xiě)下了有關(guān)數(shù)據(jù)?；氐郊液螅柫⒓粗贫搜兄瓢雽?dǎo)體激光模塊的計(jì)劃，并與其他研究人員一道，經(jīng)數(shù)周奮斗，他們的計(jì)劃獲得成功。 　像晶體二極管一樣，半導(dǎo)體激光模塊也以材料的p-n結(jié)特性為基礎(chǔ)，且外觀亦與前者類(lèi)似，因此，半導(dǎo)體激光模塊常被稱(chēng)為二極管激光器或激光二極管。 　早期的激光二極管有很多實(shí)際限制，例如，只能在77K低溫下以微秒脈沖工作，過(guò)了8年多時(shí)間，才由貝爾實(shí)驗(yàn)室和列寧格勒（圣彼得堡）約飛（Ioffe）物理研究所制造出能在室溫下工作的連續(xù)器件。而足夠可靠的半導(dǎo)體激光模塊則直到70年代中期才出現(xiàn)。 　半導(dǎo)體激光模塊體積非常小，最小的只有米粒那樣大。工作波長(zhǎng)依賴(lài)于激光材料，一般為0.6～1.55微米，由于多種應(yīng)用的需要，更短波長(zhǎng)的器件在發(fā)展中。據(jù)報(bào)導(dǎo)，以Ⅱ～Ⅳ價(jià)元素的化合物，如ZnSe為工作物質(zhì)的激光器，低溫下已得到0.46微米的輸出，而波長(zhǎng)0.50～0.51微米的室溫連續(xù)器件輸出功率已達(dá)10毫瓦以上。但迄今尚未實(shí)現(xiàn)商品化。 　光纖通信是半導(dǎo)體激光可預(yù)見(jiàn)的最重要的應(yīng)用領(lǐng)域，一方面是世界范圍的遠(yuǎn)距離海底光纖通信，另一方面則是各種地區(qū)網(wǎng)。后者包括高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)、航空電子系統(tǒng)、衛(wèi)生通訊網(wǎng)、高清晰度閉路電視網(wǎng)等。但就而言，激光唱機(jī)是這類(lèi)器件的最大市場(chǎng)。其他應(yīng)用包括高速打印、自由空間光通信、固體激光泵浦源、激光指示，及各種醫(yī)療應(yīng)用等。 　20世紀(jì)60年代初期的半導(dǎo)體激光模塊是同質(zhì)結(jié)型激光器，它是在一種材料上制作的pn結(jié)二極管在正向大電流注人下，電子不斷地向p區(qū)注人，空穴不斷地向n區(qū)注人.于是，在原來(lái)的pn結(jié)耗盡區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了載流子分布的反轉(zhuǎn)，由于電子的遷移速度比空穴的遷移速度快，在有源區(qū)發(fā)生輻射、復(fù)合，發(fā)射出熒光，在一定的條件下發(fā)生激光，這是一種只能以脈沖形式工作的半導(dǎo)體激光模塊. 　半導(dǎo)體激光模塊發(fā)展的第二階段是異質(zhì)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體激光模塊，它是由兩種不同帶隙的半導(dǎo)體材料薄層，如GaAs, GaAlAs所組成，最先出現(xiàn)的是單異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光器(1969年).單異質(zhì)結(jié)注人型激光器(SHLD)是利用異質(zhì)結(jié)提供的勢(shì)壘把注入電子限制在GaAsP一N結(jié)的P區(qū)之內(nèi)，以此來(lái)降低閥值電流密度，其數(shù)值比同質(zhì)結(jié)激光器降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，但單異質(zhì)結(jié)激光器仍不能在室溫下連續(xù)工作. 　1970年，實(shí)現(xiàn)了激光波長(zhǎng)為9000?.室溫連續(xù)工作的雙異質(zhì)結(jié)GaAs-GaAlAs(砷化稼一稼鋁砷)激光器.雙異質(zhì)結(jié)激光器(DHL)的誕生使可用波段不斷拓寬，線寬和調(diào)諧性能逐步提高，其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在P型和n型材料之間生長(zhǎng)了僅有0. 2 Eam厚的，不摻雜的，具有較窄能隙材料的一個(gè)薄層，因此注人的載流子被限制在該區(qū)域內(nèi)(有源區(qū))，因而注人較少的電流就可以實(shí)現(xiàn)載流子數(shù)的反轉(zhuǎn).在半導(dǎo)體激光模塊件中，比較成熟、性能較好、應(yīng)用較廣的是具有雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電注人式GaAs二極管激光器. 　隨著異質(zhì)結(jié)激光器的研究發(fā)展，人們想到如果將超薄膜(< 20nm)的半導(dǎo)體層作為激光器的激括層，以致于能夠產(chǎn)生量子效應(yīng)，結(jié)果會(huì)是怎么樣"para" label-module="para">

發(fā)展概況

簡(jiǎn)介

半導(dǎo)體激光模塊又稱(chēng)激光二極管[1](LD)。進(jìn)入八十年代，人們吸收了半導(dǎo)體物理發(fā)展的最新成果，采用了量子阱(QW)和應(yīng)變量子阱(SL-QW)等新穎性結(jié)構(gòu)，引進(jìn)了折射率調(diào)制Bragg發(fā)射器以及增強(qiáng)調(diào)制Bragg發(fā)射器最新技術(shù)，同時(shí)還發(fā)展了MBE、MOCVD及CBE等晶體生長(zhǎng)技術(shù)新工藝，使得新的外延生長(zhǎng)工藝能夠精確地控制晶體生長(zhǎng)，達(dá)到原子層厚度的精度，生長(zhǎng)出優(yōu)質(zhì)量子阱以及應(yīng)變量子阱材料。于是，制作出的LD，其閾值電流顯著下降，轉(zhuǎn)換效率大幅度提高，輸出功率成倍增長(zhǎng)，使用壽命也明顯加長(zhǎng)。

A 小功率LD

用于信息技術(shù)領(lǐng)域的小功率LD發(fā)展極快。例如用于光纖通信及光交換系統(tǒng)的分布反饋(DFB)和動(dòng)態(tài)單模LD、窄線寬可調(diào)諧DFB-LD、用于光盤(pán)等信息處理技術(shù)領(lǐng)域的可見(jiàn)光波長(zhǎng)(如波長(zhǎng)為670nm、650nm、630nm的紅光到藍(lán)綠光)LD、量子阱面發(fā)射激光器以及超短脈沖LD等都得到實(shí)質(zhì)性發(fā)展。這些器件的發(fā)展特征是：?jiǎn)晤l窄線寬、高速率、可調(diào)諧以及短波長(zhǎng)化和光電單片集成化等。

B 高功率LD

1983年，波長(zhǎng)800nm的單個(gè)LD輸出功率已超過(guò)100mW，到了1989年，0.1mm條寬的LD則達(dá)到3.7W的連續(xù)輸出，而1cm線陣LD已達(dá)到76W輸出，轉(zhuǎn)換效率達(dá)39%。1992年，美國(guó)人又把指標(biāo)提高到一個(gè)新水平：1cm線陣LD連續(xù)波輸出功率達(dá)121W，轉(zhuǎn)換效率為45%。輸出功率為120W、1500W、3kW等諸多高功率LD均已面世。高效率、高功率LD及其列陣的迅速發(fā)展也為全固化激光器，亦即半導(dǎo)體激光泵浦(LDP)的固體激光器的迅猛發(fā)展提供了強(qiáng)有力的條件。

近年來(lái)，為適應(yīng)EDFA和EDFL等需要，波長(zhǎng)980nm的大功率LD也有很大發(fā)展。最近配合光纖Bragg光柵作選頻濾波，大幅度改善其輸出穩(wěn)定性，泵浦效率也得到有效提高。

特點(diǎn)及應(yīng)用范圍

半導(dǎo)體二極管激光器是實(shí)用中最重要的一類(lèi)激光器。它體積小、壽命長(zhǎng)，并可采用簡(jiǎn)單的注入電流的方式來(lái)泵浦其工作電壓和電流與集成電路兼容，因而可與之單片集成。并且還可以用高達(dá)GHz的頻率直接進(jìn)行電流調(diào)制以獲得高速調(diào)制的激光輸出。由于這些優(yōu)點(diǎn)，半導(dǎo)體二極管激光器在激光通信、光存儲(chǔ)、光陀螺、激光打印、測(cè)距以及雷達(dá)等方面以及獲得了廣泛的應(yīng)用。

激光打標(biāo)機(jī)常用半導(dǎo)體激光模塊波長(zhǎng)為1064nm、532nm、808nm等。一般而言1064nm半導(dǎo)體激光模塊都是采用水冷。而小功率的532nm以及808nm半導(dǎo)體激光模塊則一般采用風(fēng)冷。

怡德激光主要產(chǎn)品包括光纖激光打標(biāo)機(jī)、半導(dǎo)體激光打標(biāo)機(jī)、半導(dǎo)體激光模塊、YAG燈泵浦激光打標(biāo)機(jī)、CO2激光打標(biāo)機(jī)、激光焊接機(jī)、全自動(dòng)激光焊接機(jī)、光纖激光焊接機(jī)、 振鏡激光焊接機(jī)等多類(lèi)型二十幾種型號(hào)的工業(yè)激光設(shè)備，廣泛應(yīng)用于電子、IC芯片、電工電器、照明燈具、珠寶首飾、五金工具、衛(wèi)浴潔具、高爾夫球頭、儀器儀表、汽摩配件、 手機(jī)通訊部件、模具、精密機(jī)械、醫(yī)療器械、IT數(shù)碼金屬外殼、軍工航空部件、服裝皮革、工藝禮品、廣告裝飾、模型、炊具餐具、廚具等行業(yè)。

前言

第一章 長(zhǎng)飛光纜

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 產(chǎn)品系列

第二章 飛秒自聚焦透鏡

第一節(jié) 自聚焦透鏡概述

第二節(jié) 自聚焦透鏡的應(yīng)用原理

第三節(jié) 自聚焦透鏡的性能

第四節(jié) 自聚焦透鏡產(chǎn)品系列

第五節(jié) 自聚焦透鏡使用中的注意事項(xiàng)

第三章 凌云激光器件

第一節(jié) 半導(dǎo)體激光器

第二節(jié) 光纖耦合半導(dǎo)體激光模塊

第三節(jié) 光纖耦合半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)

第四節(jié) 半導(dǎo)體泵浦固體激光器

第五節(jié) 倍頻/多倍頻固體激光器

第六節(jié) 激光

第四章 中滬/超榮光幕傳感器

第一節(jié) NA系列光幕傳感器

第二節(jié) CN系列安全光幕傳感器

第五章 科力光電保護(hù)器

第一節(jié) KS02A（B）型光電保護(hù)器

第二節(jié) LDKS型光電保護(hù)器

第六章 天達(dá)/中科恒源太陽(yáng)電池

第七章 科藝激光器

第八章 西物光電探測(cè)器

第九章 華工激光打標(biāo)機(jī)

第十章 光電輔料

附錄